Mũi khoan hình nón là những công cụ thiết yếu trong khoan dầu khí, khai thác mỏ và thăm dò địa chất, với kích thước vòi phun đóng vai trò quan trọng trong động lực học chất lỏng, hiệu quả cắt và tuổi thọ của mũi khoan. Việc chọn đúng kích thước vòi phun đảm bảo dòng bùn tối ưu, loại bỏ mảnh vụn đá và tản nhiệt. Bài viết này trình bày một bảng tham khảo toàn diện về các kích thước vòi phun phổ biến cho mũi khoan hình nón, được hỗ trợ bởi các tình huống ứng dụng và hướng dẫn lựa chọn.
Tìm hiểu về Vòi phun của Mũi khoan hình nón
Vòi phun trong mũi khoan hình nón được thiết kế để hướng chất lỏng khoan (bùn) tốc độ cao về phía bề mặt lỗ khoan, hỗ trợ trong:
- Làm mát mũi khoan và giảm hao mòn
- Xả các mảnh vụn ra khỏi khu vực khoan
- Nâng cao hiệu quả phân mảnh đá
Các thông số chính để xác định kích thước vòi phun bao gồm:
- Đường kính lỗ: Tác động trực tiếp đến tốc độ dòng chảy và sụt áp
- Hệ số dòng chảy (Cv): Đo khả năng dòng chảy của chất lỏng
- Độ cứng vật liệu: Xác định khả năng chống xói mòn từ bùn mài mòn
Kích thước và thông số kỹ thuật vòi phun phổ biến
Bảng dưới đây phác thảo các kích thước vòi phun được sử dụng thường xuyên nhất cho mũi khoan hình nón, được phân loại theo đường kính lỗ, đặc tính dòng chảy và các ứng dụng điển hình:
| Mã kích thước vòi phun | Đường kính ngoài của vòi phun (mm) | Chiều dài lắp ráp vòi phun (mm) | Đường kính đầu ra của vòi phun (mm) | Kích thước mũi khoan Tricone phù hợp (Inch) | Kích thước mũi khoan Tricone phù hợp (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| S0 | 18.12 | 15.96 | 6-14 | 3 1/2 - 4 | 88.9-101.6 |
| S1 | 20.3 | 17.48 | 6-14 | 4 1/8 - 5 3/4 | 104.8-146.1 |
| S2 | 23.5 | 19.05 | 6-16 | 5 7/8 - 7 3/8 | 149.2-187.3 |
| S3 | 29.74 | 20.62 | 6-22 | 7 1/2 - 8 1/4 | 190.5-209.6 |
| S4 | 32.89 | 26.97 | 6-22 | 8 3/8 - 14 5/8 | 212.7-349.3 |
| S5 | 40.84 | 26.97 | 6-22 | 14 3/4 - 26 | 374.7-914.4 |
| SC2 | 23.5 | 26 | 6-14 | 8 3/8 - 11 | 212.7-279.4 |
| SC4 | 32.89 | 35.32 | 6-22 | 11 5/8 - 17 1/2 | 395.3-914.4 |
Phân tích ứng dụng theo Dòng vòi phun
Dòng RC-100: Khoan hạng nhẹ
Lý tưởng cho các giếng nông trong các tầng đất mềm, lỗ nhỏ hơn của RC-100 (6.35–10mm) cân bằng tốc độ và áp suất chất lỏng, ngăn ngừa hao mòn quá mức trong điều kiện ít căng thẳng. Phổ biến trong khoan giếng nước và thăm dò dầu nông.
Dòng RC-200: Hoạt động hạng trung
Dòng RC-200 phù hợp với khoan độ sâu trung bình trong đá phiến hoặc đá dolomit, với các lỗ 10.5–15mm cung cấp dòng chảy tối ưu để làm sạch các mảnh vụn mà không ảnh hưởng đến độ ổn định của mũi khoan. Được sử dụng rộng rãi trong các mỏ dầu khí trên bờ.
Dòng RC-300: Khoan đá cứng hạng nặng
Được thiết kế cho các tầng đá cứng, vật liệu WC phủ kim cương của RC-300 chống lại sự xói mòn từ đá granite hoặc bazan mài mòn. Các lỗ 15.5–20mm của nó hỗ trợ dòng bùn áp suất cao (1000+ psi) để phân mảnh đá hiệu quả.
Dòng RC-400: Lỗ khoan đường kính lớn
Được thiết kế cho mũi khoan 12.25+ inch, các lỗ lớn hơn của RC-400 (20.5–25mm) xử lý dòng bùn khối lượng lớn trong các trầm tích mềm, thường được sử dụng trong khoan ven biển hoặc các dự án đường ống đường kính lớn.
Dòng RC-500: Các ứng dụng chuyên biệt
Với cấu tạo bằng gốm composite, RC-500 chống lại sự suy thoái hóa học trong bùn ăn mòn, làm cho nó phù hợp với khoan giếng nước sâu hoặc các dự án địa nhiệt với chất lỏng nhiệt độ cao.
Các yếu tố chính để lựa chọn kích thước vòi phun
1. Độ cứng của tầng đất
- Tầng đất mềm (đá sa thạch): Chọn vòi phun nhỏ hơn (RC-100, 6.35–10mm) để kiểm soát dòng chảy.
- Tầng đất cứng (đá granite): Yêu cầu vòi phun lớn hơn (RC-300, 15.5–20mm) để bùn tốc độ cao tăng cường khả năng phá vỡ đá.
2. Tính chất của chất lỏng khoan
- Bùn có độ nhớt cao: Vòi phun lớn hơn (RC-400/500) ngăn ngừa sụt áp quá mức.
- Bùn có độ nhớt thấp: Vòi phun nhỏ hơn (RC-100/200) duy trì tốc độ đủ để loại bỏ các mảnh vụn.
3. Kích thước và loại mũi khoan
- Mũi khoan nhỏ (4.5–8.5 inch): Sử dụng dòng RC-100/200 (lỗ 6.35–15mm).
- Mũi khoan lớn (12.25+ inch): Yêu cầu dòng RC-400/500 (lỗ 20.5+mm) để phân phối dòng chảy cân bằng.
4. Áp suất vận hành
- Hệ thống áp suất cao (1500+ psi): Chọn vòi phun phủ kim cương (RC-300) để chống xói mòn.
- Thiết lập áp suất thấp (500–1000 psi): Vòi phun cacbua hoặc thép (RC-100/400) có hiệu quả về chi phí.
Mẹo bảo trì để kéo dài tuổi thọ vòi phun
- Kiểm tra thường xuyên: Kiểm tra hao mòn, vết nứt hoặc tắc nghẽn sau mỗi lần khoan.
- Lọc bùn: Sử dụng bộ lọc hiệu quả cao để giảm các hạt mài mòn trong chất lỏng.
- Bảo vệ lưu trữ: Giữ vòi phun trong ống chống ăn mòn để ngăn ngừa gỉ trong môi trường ẩm ướt.
- Kiểm tra căn chỉnh: Đảm bảo vòi phun được đặt đúng vị trí để tránh dòng chảy không đều và rung mũi khoan.
Kết luận
Việc chọn đúng kích thước vòi phun cho mũi khoan hình nón là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu quả khoan và giảm chi phí vận hành. Bằng cách kết hợp các thông số kỹ thuật của vòi phun (ví dụ: RC-100 cho các tầng đất mềm, RC-300 cho đá cứng) với loại tầng đất, tính chất của bùn và kích thước mũi khoan, người vận hành có thể tăng cường loại bỏ các mảnh vụn, kéo dài tuổi thọ của mũi khoan và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động. Để có các giải pháp vòi phun tùy chỉnh hoặc hỗ trợ kỹ thuật, hãy liên hệ với các chuyên gia về dụng cụ khoan của chúng tôi để tìm ra giải pháp phù hợp nhất cho yêu cầu dự án của bạn.